Polímeros y copolímeros de ácido poliláctico endurecidos.

Una composición de polímeros que comprende una mezcla de polímeros que comprende un polímero o copolímerode ácido poliláctico y un polímero o copolímero que comprende 4-hidroxibutirato,

en la que el alargamiento de rotura dela composición es mayor que el alargamiento de rotura de una composición que comprende el polímero o copolímero deácido poliláctico solo.

Campo de la invención [0001] La presente invención se refiere generalmente a composiciones poliméricas que pueden ser procesadas en diferentes formas extruidas así como moldeadas, incluyendo fibras, tubos, películas, no-tejidos, componentes moldeados por inyección o termoformados, cuyos productos tienen propiedades físicas sustancialmente uniformes, e integridad física y termo-mecánica. Las composiciones comprenden polímeros o copolímeros de ácido poliláctico y polímeros o copolímeros que comprenden 4-hidroxibutirato.

Antecedentes de la invención [0002] El ácido poliláctico (PLA) es un poliéster alifático que se puede preparar, por ejemplo, por condensación directa de ácido láctico, condensación deshidratante azeotrópica, y mediante polimerización por apertura de anillo de lactida. En este último caso, el producto se refiere a veces como polilactida. Las proporciones relativas de los enantiómeros ópticamente activos, ácidos lácticos D y L, que se incorporan en el polímero, determinan las propiedades específicas del PLA. Variar las proporciones de enantiómero puede dar lugar a composiciones de polímero que son amorías o hasta 40% cristalinas, con temperaturas de transición vítrea (Tg) que van desde unos 50°C a 80°C, y puntos de fusión (Tm) que van desde unos 130ºC a 180°C.

El alargamiento de rotura del ácido poliláctico L (PLLA) es, sin embargo, normalmente de sólo varios puntos porcentuales. El polímero tiene una temperatura de transición vítrea muy por encima de la temperatura ambiente, y por lo tanto, los objetos conformados de PLLA tienden a ser frágiles y vítreos a temperatura ambiente. Varios métodos han sido utilizados para aumentar el alargamiento de rotura del PLLA. El procesamiento por fusión del polímero, seguido por la orientación a temperaturas por encima de la temperatura de transición vítrea, puede dar lugar a objetos conformados con alargamiento de rotura algo mejorado. Sin embargo, estos objetos son por lo general rígidos debido al módulo de elasticidad relativamente alto de los polímeros.

La incorporación de ácido láctico D en combinación con la orientación puede producir mejoras adicionales. Por ejemplo, la incorporación de ácido láctico D en un nivel del 2% en una película orientada aumenta el alargamiento de rotura al 5-10%. Este último puede aumentar aún más a 78-97% con la incorporación de alrededor de 6% de ácido láctico D. La orientación y la incorporación de ácido láctico D también se ha utilizado para mejorar la tenacidad de las fibras de PLA. Fibras de PLA extruídas por fusión con alargamiento de rotura de un 50-60% se encuentran disponibles comercialmente bajo el nombre comercial de Ingeo™ PLA (Cargill, MN) . El módulo de estos objetos, sin embargo, sigue siendo relativamente alta.

Los científicos de polímeros también han investigado polímero mezclas de PLA con otros polímeros y aditivos para mejorar las propiedades del PLA, por ejemplo, para mejorar la tenacidad y disminuir la rigidez. Por ejemplo, se ha informado sobre mezclas de PLA con otros PLAs y copolímeros, policaprolactona, poli-3-hidroxibutirato-co-3hidroxivalerato (PHBV) , poli-R-3-hidroxibutirato (PHB) , poli-R;S-3-hidroxibutirato, poli-3-hidroxioctanoato, poli (hexametilensuccinato) , poli (butilensuccinato) , poli (etileno / butilensuccinato) , poli (óxido de etileno) , poli (fosfaceno) , poli (anhídrido sebácico) , poli (alcohol vinílico) y poli (acetato de vinilo) (Tsuji, H., Polyesters, III, 4:129-177 (2002) ) . También se ha informado sobre mezclas de PLA que comprenden múltiples componentes. Por ejemplo, la Patente de EE.UU. No. 5.939.467 a Wnuk et al. revela mezclas que comprenden PLA, polihidroxialcanoatos, y poliuretano o policaprolactona. Estos enfoques han encontrado diferentes grados de éxito porque muchos polímeros son inmiscibles cuando se mezclan, creando una separación de fases no deseada durante el proceso, y / o tales mezclas presentan bajas propiedades mecánicas. Estas dificultades se ven agravadas en el procesamiento de fibras y películas, donde el tiempo de procesamiento es a menudo mucho más corto.

Sería por tanto deseable identificar polímeros que podrían mezclarse con PLA y sus copolímeros, que proporcionen una mezcla con tenacidad mejorada y menor rigidez.

Es por tanto un objeto de esta invención proporcionar mezclas más tenaces de PLA y sus copolímeros.

Es otro objeto de esta invención proporcionar mezclas de PLA y sus copolímeros con valores de rigidez inferiores.

Es otro objeto más de esta invención proporcionar mezclas de PLA y sus copolímeros con alargamiento de rotura mejorado [0010] Es aún otro objeto de esta invención proporcionar mezclas de PLA y sus copolímeros que puedan ser procesadas en objetos conformados, tales como fibras, películas, artículos moldeados, y no-tejidos.

Resumen de la Invención [0011] Se divulgan composiciones endurecidas de PLA y copolímeros de PLA, que también tienen bajos valores de módulo de elasticidad y mayor alargamiento de rotura. Estas composiciones endurecidas se preparan mezclando PLA y copolímeros PLA con poli-4-hidroxibutirato y sus copolímeros. Se ha encontrado que mezclar poli-4-hidroxibutirato con PLA y sus copolímeros para imparte propiedades ventajosas a la mezcla resultante. Estas composiciones, y los objetos formados a partir de estas composiciones, tienen mejor tenacidad y menor rigidez que los polímeros o copolímeros de ácido poliláctico solos.

Breve Descripción de los Dibujos [0012]

La figura 1 es la estructura química de poli-4-hidroxibutirato (P4HB, biomaterial TephaFLEX ®) .

La figura 2 muestra algunas de las vías conocidas de biosíntesis para la producción de P4HB. Enzimas de ruta son: 1. Deshidrogenasa succínica semialdehído, 2. Deshidrogenasa 4-hidroxibutirato, 3. Oxidorreductasa diol, 4. Deshidrogenasa aldehído, 5. Coenzima A transferasa y 6. PHA sintetasa.

Descripción Detallada de la Invención [0013] Se han desarrollado mezclas endurecidas que comprenden PLA y sus copolímeros que tienen propiedades mejoradas.

I. Definiciones [0014] "Poli-4-hidroxibutirato" como se usa aquí en general significa un homopolímero que comprende unidades 4hidroxibutirato. Se puede aquí hacer referencia a él como P4HB o biomaterial TephaFLEX® (fabricado por Tepha, Inc., Cambridge, MA) .

"Copolímeros de poli-4-hidroxibutirato" como generalmente se usa en este documento, significa cualquier polímero que comprende 4-hidroxibutirato con una o más unidades de hidroxiácidos diferentes.

"Mezcla", como se utiliza generalmente en este documento significa una combinación física de polímeros diferentes, en lugar de un copolímero compuesto por dos o más monómeros diferentes que están unidos por polimerización.

"La tenacidad" se refiere a una propiedad de un material en virtud de la cual puede absorber energía; el trabajo real por unidad de volumen o unidad de masa de material que se requiere para romperlo. La tenacidad es generalmente proporcional al área bajo la curva carga-alargamiento de tracción tal como la curva tensión de tracción-deformación. (Enciclopedia Rosato de Plásticos y Diccionario, Oxford University. Press, 1993.)

"Rigidez" se refiere a una propiedad del material para resistir un cambio en la forma. Para las fibras, suele ser medida como el módulo de tracción o módulo de Young y es la pendiente inicial de la curva tensión deformación. Para otros artículos conformados, como productos moldeados, la rigidez podría referirse a la capacidad del material para resistir la flexión.

"Alargamiento" o extensibilidad de un material significa la cantidad de aumento de la longitud resultante de, por ejemplo, la tensión para romper una muestra. Se expresa generalmente como un porcentaje de la longitud original. (Enciclopedia Rosato de Plásticos y Diccionario, Oxford University. Press, 1993.)

"PLA", como se usa aquí, se refiere a un polímero que comprende una unidad de ácido láctico monómero. El polímero puede ser referido como ácido poliláctico o polilactida. Puede ser un homopolímero o copolímero. Las unidades de repetición de ácido láctico pueden ser ácido L-láctico, ácido D-láctico, o ácido D, L-láctico. Los copolímeros pueden comprender también unidades monoméricas distintas de ácido láctico, como por ejemplo, pero no limitado a, el ácido glicólico.

"Peso Molecular " como se usa aquí, salvo que se especifique otra cosa, se refiere al peso molecular promedio (Mw) , a diferencia del peso molecular promedio en número (Mn) .

"Absorbible", como se utiliza aquí generalmente significa que el material se descompone en el cuerpo y eventualmente se elimina del cuerpo.

1. Una composición de polímeros que comprende una mezcla de polímeros que comprende un polímero o copolímero de ácido poliláctico y un polímero o copolímero que comprende 4-hidroxibutirato, en la que el alargamiento de rotura de la composición es mayor que el alargamiento de rotura de una composición que comprende el polímero o copolímero de ácido poliláctico solo.

2. La composición de la reivindicación 1, en la que el módulo de la composición es menor que el módulo de una composición que comprende el polímero o copolímero de ácido poliláctico solo.

3. La composición de la reivindicación 1 que comprende un homopolímero de poli-4-hidroxibutirato.

4. La composición de la reivindicación 1 que comprende poli-3-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato.

5. La composición de la reivindicación 1 que comprende un ácido polihidroxi seleccionado del grupo formado por ácido poli-L-láctico, ácido poli-D-láctico, y ácido poli-D, L-láctico.

6. La composición de la reivindicación 5 en la que la composición comprende ácido poliláctico-co-glicólico.

7. La composición de la reivindicación 1 que comprende además uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste de plastificantes, nucleantes, compatibilizadores, agentes terapéuticos, profilácticos o de diagnóstico, sustancias radioetiquetadas, agentes de imágenes, marcadores radiopacos, agentes de contraste, antioxidantes, colorantes, modificadores de viscosidad , y agentes de control de olores.

8. Un método para producir un objeto conformado que comprende fundir una composición de polímeros como se define en la reivindicación 1, y producir un objeto conformado a partir de ella por procesos de extrusión, moldeo, recubrimiento, centrifugación, soplado, termoformado o calandrado, o combinaciones de estos procesos.

9. El método de la reivindicación 8 en el que el objeto conformado es un dispositivo medico seleccionado del grupo que consiste de suturas, elementos de fijación de sutura, dispositivos de reparación de menisco, remaches, puntas, grapas, tornillos, placas óseas y sistemas de recubrimiento de hueso, recubrimientos biocompatibles, dispositivos de reparación de manguitos rotadores, malla quirúrgica, tejidos y paños médicos, parches de reparación, eslingas, parches cardiovasculares, soportes en ingeniería de tejidos, injertos vasculares, dispositivos de cierre vascular, globos de catéter, dispositivos antiadherencia, dispositivos de administración de fármacos, partículas de embolización, clavos ortopédicos, barreras de adherencia, stents, bobinas de embolización, dispositivos guiados de reparación / regeneración de tejido, dispositivos de reparación de cartílago articular, guías de nervio, dispositivos de reparación de tendón, dispositivos intracardíacos de reparación de defectos septales, parches de pericardio, agentes de carga y relleno, válvulas venosas, andamios de médula ósea, dispositivos de regeneración de menisco, injertos de ligamentos y tendones, implantes oculares celulares, jaulas de fusión espinal, dispositivos de imágenes, sustitutos de piel, sustitutos durales, sustitutos de injerto óseo, espigas de hueso, apósitos para heridas, y hemostatos.

10. El método de la reivindicación 8 en el que el objeto conformado puede ser utilizado como o en embalaje, productos de higiene personal, bolsss, utensilios, artículos desechables o compostables, ropa, paños quirúrgicos y guantes.

11. Un dispositivo medico que comprende una composición de polímero como se ha definido en la Reivindicación 1.

12. El dispositivo medico de la reivindicación 11 en el que el dispositivo es una sutura, elemento de fijación de sutura, dispositivo de reparación de menisco, remache, punta, grapa, tornillo, placa ósea, sistema de recubrimiento de hueso, recubrimiento biocompatible, dispositivo de reparación de manguito rotador, malla quirúrgica, tejido médico, parche de reparación, eslinga, parche cardiovascular, soporte en ingeniería de tejidos, injerto vascular, dispositivo de cierre vascular, globo de catéte, dispositivo antiadherencia, dispositivo de administración de fármacos, partícula de embolización, clavo ortopédico, barrera de adherencia, stents (incluidos stents coronarios, stents periféricos, stents de carótida, stents biliares, stents de gastroenterología, stents de urología, y stents de neurología) , , bobina de embolización, dispositivo guiado de reparación/regeneración de tejido, dispositivo de reparación de cartílago articular, guía de nervio, dispositivo de reparación de tendón, dispositivo intracardíaco de reparación de defectos septales (incluyendo pero no limitado a, los dispositivos de reparación de defecto septal auricular y dispositivos de cierre PFO, y dispositivos de cierre de apéndice auricular izquierdo (LAA) ) , parche de pericardio, agente de carga y relleno, válvula venosa, andamio de médula ósea, dispositivo de regeneración de menisco, injerto de ligamento, injerto de tendón, implante ocular celular, jaula de fusión espinal, dispositivo de imágenes, sustituto de piel, sustituto dural, sustituto de injerto óseo, espiga de hueso, apósito para heridas, o un hemostatos.

13. Un objeto conformado que comprende una composición de polímeros como se define en la Reivindicación 1.

14. El objeto conformado de la reivindicación 13, donde el objeto es un artículo desechable, artículo compostable, embalaje, producto de higiene personal, tejido, fibra, película, objeto moldeado, bolsa, utensilio, ropa, paño quirúrgico, o guante.